If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

რეაქციის მალიმიტირებელი ფაქტორი Q

რეაქციის მალიმიტირებელი ფაქტორის Q-ს განმარტება და როგორ გამოიყენება რეაქციის მიმართულების საპოვნელად

რა არის Q?

რეაქციის კოეფიციენტი Q არის რეაქციაში არსებული საწყისი და საბოლოო ნივთიერებების ფარდობითი რაოდენობების საზომი დროის მოცემულ ერთეულში.
შექცევადი რეაქციისთვის aA+bBcC+dD, სადაც a, b, c, და d არიან გათანაბრებული რეაქციის სტექიომეტრული კოეფიციენტები, Q-ს გამოთვლა შეგვიძლია ფორმულით:
Q=[C]c[D]d[A]a[B]b
ეს გამოსახულება შეიძლება ძალიან გეცნობოდეთ, რადგანაც Q არის ცნება, რომელიც არსით საკმაოდ ახლოსაა წონასწორობის მუდმივასთან — K-სთან. განსხვავებით K-სგან, რომელიც წონასწორულ კონცენტრაციებზეა დამყარებული, Q-ს დათვლა შეიძლება განურჩევლად იმისა, წონასწორობა არის თუ არა დამყარებული.
Q-ს მნიშვნელობა გვეუბნება, თუ რა გვაქვს ჩვენს სარეაქციო ჭურჭელში. ეს რას ნიშნავს? მოდით, ექსტრემალურ რამეებზე ფიქრით დავიწყოთ. რეაქციისთვის, რომელსაც მხოლოდ საწყისი ნივთიერებები აქვს, საბოლოო ნივთიერებების კონცენტრაციები იქნება [C]=[D]=0. რადგანაც ჩვენი მრიცხველი ნულია, მაშინ Q=0. რეაქციისთვის, რომელსაც მხოლოდ საბოლოო ნივთიერებები გააჩნია, მნიშვნელში გვექნება [A]=[B]=0, ანუ Q განუზომლად დიდი იქნება. უმეტეს შემთხვევაში, გვაქვს საწყისი და საბოლოო ნივთიერებების ნარევი, მაგრამ შეგიძლიათ, დაიმახსოვროთ, რომ თუ Q-ს მნიშვნელობა ძალიან პატარაა, ეს ნიშნავს, რომ ძირითადად საწყისი ნივთიერებებია რეაქციაში, ხოლო თუ Q-ს მნიშვნელობა ძალიან დიდია, ე.ი. სარეაქციო ჭურჭელში ძირითადად საბოლოო ნივთიერებები გვაქვს.
Q-სა და K-ს შედარებით ვიგებთ, თუ რომელ მხარეს გადაიხრება წონასწორული რეაქცია. შეგიძლიათ, ეს განიხილოთ, როგორც ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენების კიდევ ერთი გზა.

Q-ს გამოყენებით რეაქციის მიმდინარეობის განსაზღვრა

ლე-შატელიეს პრინციპიდან ვიცით, რომ როდესაც რეაქცია რაიმე სტრესული ფაქტორის გამო წონასწორობიდან გადაიხრება, რეაქცია ეცდება, წონასწორობას დაუბრუნდეს. Q-სა და K-ს შედარებით ვხედავთ, თუ როგორ ერგება რეაქცია ამ სტრესულ პირობებს — საბოლოო ნივთიერებებს წარმოქმნის თუ საწყისს? ან, სხვა შემთხვევაში, წონასწორობა ხომ არ დამყარდა?
განვიხილოთ სამი შესაძლო შემთხვევა:
1. Q>K
მოდით, დავუფიქრდეთ ზემოთ მოცემულ Q-ს გამოსახულებას. ჩვენ გვაქვს ჩვენი საბოლოო ნივთიერებების კონცენტრაციები ან პარციალური წნევები მრიცხველში და საწყისი კონცენტრაციები ან პარციალური წნევები მნიშვნელში. თუ Q>K, ეს მიგვითითებს, რომ უფრო მეტი საბოლოო ნივთიერებაა წარმოქმნილი, ვიდრე წონასწორული მდგომარეობის შემთხვევაში წარმოიქმნებოდა. აქედან გამომდინარე, რეაქცია ეცდება, რომ ჭარბი პროდუქტი გამოიყენოს და გადაიხრება შებრუნებული რეაქციისკენ წონასწორული მდგომარეობის მისაღწევად.
2. Q<K
ამ შემთხვევაში, საბოლოო ნივთიერებების საწყის ნივთიერებებთან თანაფარდობა უფრო ნაკლებია, ვიდრე წონასწორობაში არსებული სისტემის შემთხვევაში იქნებოდა. სხვა სიტყვებით, საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციები უფრო მაღალია, ვიდრე წონასწორობის შემთხვევაში. შეგიძლიათ ამას სხვა მხრიდანაც შეხედოთ — საბოლოო ნივთიერებების კონცენტრაციები უფრო დაბალია, ვიდრე წონასწორობის შემთხვევაში. წონასწორული მდგომარეობის მისაღწევად რეაქცია გადაიხრება პირდაპირი რეაქციისკენ და გამოიყენებს ჭარბ საწყის ნივთიერებას მეტი საბოლოო ნივთიერების წარმოსაქმნელად.
3. Q=K
მაგარია! რეაქცია უკვე წონასწორობაშია! ჩვენი კონცენტრაციები არ შეიცვლება მანამ, სანამ პირდაპირი და უკუ რეაქციების სიჩქარეები ტოლია.

Q-ს ვიზუალიზაცია

ვიცით, რომ Q-ს მნიშვნელობა შეიძლება იცვლებოდეს ნულიდან (მთლიანად საწყისი ნაერთები) განუზომლად დიდ რიცხვამდე (მთლიანად საბოლოო პროდუქტები). გარდა ამისა, ვიცით, რომ ჩვენი რეაქცია კონცენტრაციებს შეცვლის წონასწორული მდგომარეობის მისაღწევად, თუ ის წონასწორობაში არაა. ამ იდეების სხვაგვარად წარმოსადგენად შეგვიძლია Q-ს შესაძლო მნიშვნელობების რიცხვითი ღერძი დავხატოთ:
გამარტივებისთვის, ღერძი შეგვიძლია სამ ნაწილად გავყოთ: Q-ს ძალიან მცირე მნიშვნელობებისთვის, ~103 ან უფრო ნაკლები, რეაქციაში უმეტესად საწყისი ნივთიერებებია. Q-ს საშუალო მნიშვნელობებისთვის, ~103-სა და 103-ს შორის, ჩვენს სარეაქციო ჭურჭელში როგორც საწყისი, ასევე საბოლოო ნივთიერებების მნიშვნელოვანი რაოდენობაა. როცა Q დიდია — მეტი, ვიდრე ~103 — რეაქციაში ძირითადად საბოლოო ნივთიერებები გვექნება.
თუ Q-სა და K-ს ჩვენს რიცხვით ღერძზე წარმოვადგენთ, Q-დან K-მდე მისვლის მიმართულება მიგვითითებს, თუ როგორ ცდილობს რეაქცია წონასწორულ მდგომარეობაში დაბრუნებას. მარჯვნივ წასვლის შემთხვევაში იცვლება კონცენტრაციები მეტი საბოლოო ნივთიერების შესაქმნელად და რეაქცია გადაიხრება მარჯვნისაკენ. თუ მივდივართ მარცხნივ ნულისკენ, წარმოიქმნება მეტი საბოლოო ნივთიერება და რეაქცია მარცხნისაკენ გადაიხრება.

მაგალითი

მოცემული კონცენტრაციების პირობებში, რისი ტოლია Q?
და, თუ K=1,0, რომელ მხარეს გადაიხრება წონასწორობა Q-ს ამ მნიშვნელობაზე?
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
[CO(.)]=[H2O(.)]=1,0M
[CO2(.)]=[H2(.)]=15M
შეგვიძლია, Q გამოვთვალოთ, თუ დავწერთ განტოლებას ჯერ გათანაბრებული რეაქციის, ხოლო შემდეგ მოცემული კონცენტრაციების გამოყენებით.
Q=[CO2(g)][H2(g)][CO(g)][H2O(g)]=(15M)(15M)(1,0M)(1,0M)=225
თუ ერთმანეთს შევადარებთ Q-სა და K-ს, დავინახავთ, რომ Q>K. ეს ნიშნავს იმას, რომ პროდუქტი იმაზე ჭარბად გვაქვს, ვიდრე უნდა ყოფილიყო წონასწორული რეაქციის დროს, ამიტომ წონასწორობა გადაიხრება უკუ რეაქციის მიმართულებით.
თუ დავხატავთ რიცხვით ღერძს და დავიტანთ Q-სა და K-ს შესაბამის მნიშვნელობებს, მივიღებთ ასეთ რამეს:
ვხედავთ, რომ Q იმ ადგილის სიახლოვესაა, სადაც უმეტესად საბოლოო ნივთიერებები გვაქვს, K-ს მარჯვნივ. რადგანაც რეაქცია გაწონასწორებისთვის K-სკენ წავა, შეგვიძლია, ამ მიმართულებისკენ გადანაცვლების ისარი დავხატოთ. ეს ისარი იწყება Q-სთან და მიუთითებს K-სკენ და მონაკვეთის იმ ნაწილისკენ, სადაც უმეტესად საწყისი ნივთიერებებია. ეს გვეუბნება, რომ ჩვენი რეაქცია გადაიხრება საპირისპირო მიმართულებით, რათა წარმოქმნას მეტი საწყისი ნივთიერება და აითვისოს ჭარბად არსებული საბოლოო ნივთიერებები.
როგორც ხედავთ, ორივე ხერხი ერთსა და იმავე პასუხს გვაძლევს, ამიტომ შეგიძლიათ, თავად აირჩიოთ ის მეთოდი, რომელიც თქვენთვის უფრო მოსახერხებელია!

შეჯამება

რეაქციის კოეფიციენტის Q-ს წონასწორობის მუდმივას K-სთან შედარებით შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ, რას გააკეთებს რეაქცია წონასწორობის მისაღწევად. დამატებით, შეიძლება Q შეგხვდეთ ქიმიის სხვა თემებსა და გამოსახულებებში, რადგან ხშირად გვაინტერესებს, თუ რა დაემართება სხვადასხვა თერმოდინამიკურ რაოდენობებს, როცა არ ვართ წონასწორობაში. გვადევნეთ თვალი მეტისთვის!!

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.